Einheitliches 3D-Kommunikationsnetz
Ziel ist es, ein einheitliches 3D-Kommunikationsnetz und damit eine jederzeit und überall verfügbare Konnektivität bereitzustellen.
6G-TakeOff: die Vision einer einheitlichen 3D-Kommunikationsnetz
Projektbeschreibung
Die EANT ist als Industriepartner in dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsprojekt „Einheitliche 3D-Kommunikationsnetze für 6G (6G-TakeOff)“ (www.6g-takeoff.de), beginnend am 01.09.2022, beteiligt. Zusammen mit über 20 namhaften Partnern aus Industrie und Forschung, wie z. B. der Deutschen Telekom AG, Rohde & Schwarz, der IMST GmbH, der TU Kaiserslautern und der Universität Bremen forscht die EANT GmbH bereits am Mobilfunk der nächsten Generation.
Bei dem Projekt wird untersucht, inwiefern 3D-Netze, bestehend u. A. aus Satelliten, Drohnen und Stratosphärengleitern, in der Lage sind, größere Gebiete mit Hochgeschwindigkeitskommunikation durch den 6G-Standard zu versorgen.
Forschungsziele sind dabei, wie eine noch höhere Netzabdeckung bei gleichzeitiger Verringerung der Latenz und Erhöhung der Datenrate erreicht werden kann. Auch wenn diese Punkte schon mit dem aktuellen Rollout von 5G angegangen werden, sind trotzdem noch weitere technische Verfeinerungen möglich. Die wichtigste Neuerung – und auch das Kernthema von 6G-TakeOff – ist die Zusammenführung von terrestrischen (TN) und nicht-terrestrischen Netzen (NTN). Dies soll ermöglichen, dass sich Geräte – je nach Verfügbarkeit – sowohl mit regulären Funkmasten verbinden, aber auch die Möglichkeit haben einen 6G-Link mit Satelliten, Drohnen oder Atmosphärengleitern aufzubauen.
Durch die Nutzung von mmWave-Frequenzen wird zudem in einem kleinen Gebiet eine deutliche Erhöhung der Datenrate durch 6G ermöglicht. Im 5G-Standard sind bereits Frequenzen angedacht, die diese Möglichkeiten eröffnen, werden aber mit 6G erheblich ausgebaut. Einher geht damit auch schlussendlich eine deutliche Verringerung der Latenz, wodurch Anwendungen quasi in Echtzeit kommunizieren können. Dies ist nicht nur für private Endanwender, sondern auch für die Industrie und neue Anwendungen von VR, AR, IoT, ML und KI von Nutzen.
Die EANT bringt ihre Erfahrungen in der Entwicklung von Reflektorantennen und dem Tracking von fliegenden Objekten ein und wird dabei die Backhaul-Links entwickeln. Diese sollen im Projektrahmen bekannte Basisband-Signale, wie z.B. LTE oder WiFi, direkt zu den fliegenden Knoten übertragen können, sodass diese als fliegende Basisstationen fungieren. Dafür werden unter anderem Algorithmen und Techniken erforscht, wie es gelingen kann, die Vielzahl von Knoten zu verwalten, zu synchronisieren und zu lokalisieren. Zudem werden verschiedene Komponenten für die Signalverarbeitung der Hochfrequenzsignale entworfen und evaluiert.
Zum Abschluss des Projektes werden zusammen mit den anderen Projektpartnern die Forschungsergebnisse in zwei Testbeds demonstriert und evaluiert. Die erzielten Ergebnisse fließen dabei direkt in den 3GPP-Entwurf für den 6G-Standard ein. Zudem werden in Zusammenarbeit mit den Partnern verschiedene Nutzungsszenarien untersucht und Produktideen erarbeitet.
Die Förderung geschieht im Rahmen der Hightech-Strategie 2025 mit Bezug auf die BMBF-Bekanntmachung „6G-Industrieprojekte zur Erforschung von ganzheitlichen Systemen und Teiltechnologien für den Mobilfunk der 6. Generation“
Eigenschaften
Dieses neuartige, einheitliche 3D-Kommunikationsnetz wird die folgenden innovativen Eigenschaften aufweisen:- Organisches Netzverhalten, d.h. Netzknoten können dynamisch dem Netz beitreten oder es wieder verlassen,
- Sicherheitsmechanismen für die Authentisierung neu hinzukommender Netzknoten, die ohne permanente Verbindung zu einer Leitstelle am Boden funktionieren,
- eine dynamische Verlagerung von Netzfunktionalitäten (Radiozugang- und Kernnetz) und zugehöriger Verlagerung von Informationsflüssen gemäß aktuellen QoS-Anforderungen,
- ein Konnektivitätsmanagement, das automatisch und autonom die Verfügbarkeit von Verbindungen zwischen benachbarten Netzknoten überwacht und für die zu transportierenden Verkehrsflüsse die bestmöglichen Routen hinsichtlich Ressourcenverbrauch, Energieverbrauch und Kosteneffizienz auswählt,
- einen „unified access“-Mechanismus, der für Endkunden automatisch unter allen verfügbaren Netzzugängen denjenigen auswählt, der den Kommunikationsbedürfnissen des Kunden am besten entspricht,
- Rekonfigurierbare HW /Mikroelektronik für Kommunikations-Payloads der fliegenden Knoten zur Umsetzung dynamischer Verlagerung von Netzfunktionalitäten,
- Antennensysteme mit hohen Gewinnen sowohl in den Endgeräten am Boden als auch in den fliegenden Netzknoten, um die Signalverluste durch große Entfernungen zwischen den Netzknoten überbrücken zu können.